巖土錨桿的設計

第三章巖土錨桿的設計第一節(jié)錨桿設計的一般要求第二節(jié)錨桿設計的基礎資料第三節(jié)錨桿設計的內容與流程第四節(jié)錨桿的設計第五節(jié)巖土邊坡工程錨桿設計計算第六節(jié)基坑工程錨桿設計計算第七節(jié)錨桿設計計算實例

在調查、試驗及研究的基礎上，充分考慮與其使用目的相適應的安全性、經濟性和施工的可行性。確保被錨固結構物和鄰近結構物的安全，位移可控制在適當范圍。永久性錨桿的使用年限應與所服務的建筑物使用年限相同，防腐等級也應達到相應要求。一般均應進行基本試驗。使用期2年以上按永久性錨桿進行設計。永久性錨桿的錨固段不應設置在下列地層：第一節(jié)錨桿設計的一般要求(2)液限

的土層(3)相對密度的土層(1)有機質、淤泥質土第二節(jié)錨桿設計的基礎資料施工資料施工條件與周邊環(huán)境設備與工藝環(huán)保情況工期與報價資料任務書、標書、合同等預算價目與市場價格表工期與進度場地與勘察資料地層剖面巖土類型、物理力學性質地下水工程結構設計資料工程情況邊坡設計基坑開挖設計設計內容：錨桿配置錨桿自由段長度的確定錨桿的安全系數(shù)錨桿預應力筋設計錨固體的設計錨頭設計錨桿防腐設計錨桿張拉鎖定錨桿及構筑物的穩(wěn)定性驗算第三節(jié)錨桿設計的內容與流程調查計算作用于擋土墻上的側壓力錨桿布置與安設角度確定錨桿設計錨固力錨固體設計錨桿長度設計錨桿應力筋設計錨桿穩(wěn)定性驗算錨桿預應力設計錨頭設計錨桿試驗鄰近狀況、錨固地層位置勘察資料、施工條件錨固體形式安全系數(shù)錨固體直徑錨固地層力學性質錨桿觀測錨桿設計流程圖永久性錨桿臨時性錨桿第四節(jié)錨桿的設計——錨桿的配置錨桿層數(shù)與標高支護結構剛度與錨桿承受的荷載結構物受力的最佳支撐點地層條件（錨固體所處位置）方便施工地下障礙物首層錨桿位置宜在地下4-5m錨桿的設計——錨桿的配置錨桿水平間距支護結構剛度、承受的荷載與錨桿極限承載力一般在1.5～4.0m，并與支護樁間距協(xié)調考慮群錨效應（a）拉力型錨桿（b）壓力型錨桿（c）群錨效應原理示意問題：邊坡治理可采取哪些工程措施？該圖中采取了幾種工程措施用于治理邊坡？群錨效應的控制

適當增加錨固段長度采用不同傾角使錨固段錯開采用不同長度自由段,使錨固段錯開適當折減錨桿極限抗拔力錨桿傾角錨桿作用力方向與錨桿軸線方向一致最有利考慮鄰近狀況錨固體地層位置施工方法對基坑工程而言，傾角過大會產生較大垂直分力，水平力減小一般錨桿按小于450傾角設計，最好在130～350范圍注意錨桿傾角在-100～100范圍，灌漿材料硬化時產生的殘余漿渣及灌漿料的泛漿會影響錨桿承載力。錨桿的設計——錨桿的配置自由段錨固段外錨段基底主動滑動面擋土樁腰梁土層錨桿結構示意圖錨固體桿體錨桿的設計——錨桿的自由段

錨桿自由段由潛在滑移面確定。錨桿自由段長度過小，會使錨桿的抗拔力減小。錨桿自由段長度確定必須使錨固體處于比破壞面更深更穩(wěn)定的地層。

相關規(guī)范規(guī)定：《土層錨桿設計與施工規(guī)范》CECS22:90規(guī)定：不宜小于5m，超過滑移面1m；《錨桿噴射混凝土支護技術規(guī)范》GB50086-2001規(guī)定：預應力錨桿自由段長度不宜小于5m；《建筑邊坡工程技術規(guī)范》GB50330-2002規(guī)定：預應力錨桿自由段長度不宜小于5m，且應超過潛在滑移面；《建筑基坑支護技術規(guī)程》JGJ120-99規(guī)定：自由段長度按破裂角進行計算；錨桿的設計——錨桿的安全系數(shù)錨桿安全系數(shù)是對錨桿的工作荷載或錨桿軸向拉力設計值而言的，即設計時所規(guī)定的錨桿極限狀態(tài)時的承載力（錨桿軸向拉力極限值）應當是錨桿的工作荷載與安全系數(shù)的乘積.安全系數(shù)取決于錨桿的工作年限和破壞后產生的危害程度.錨桿設計安全系數(shù)包括兩種：錨固體設計安全系數(shù)預應力筋設計的安全系數(shù)錨桿設計的安全系數(shù)取值預應力錨桿錨固體設計的安全系數(shù)：錨桿破壞后危害程度最小安全系數(shù)服務年限≤2年服務年限>2年危害輕微，不會構成公共安全問題危害較大，但公共安全無問題危害大，會出現(xiàn)公共安全問題1.41.61.81.82.02.2

預應力筋設計的安全系數(shù)：多數(shù)國家規(guī)定不小于1.67，即設計荷載不大于抗拉強度標準值的60%

我國一般規(guī)定：臨時性1.6，永久性1.8錨桿的設計——錨桿預應力筋的設計長度在15m以內的短錨桿或較短錨桿，無論預應力或非預應力的，均可使用普通鋼筋或高強度的精軋螺紋鋼筋.長度大于15m及設計承載力較高的預應力錨桿，應優(yōu)先選用鋼絞線或鋼絲.抗拉強度比鋼筋高達到屈服點時產生的延伸量比鋼筋大得多使用鋼絞線，錨桿出現(xiàn)預應力損失的現(xiàn)象較少錨桿預應力筋橫截面積的計算：K——安全系數(shù)Nt——錨桿軸向拉力設計值

——桿體的抗拉強度標準值

——預應力筋的截面積錨桿預應力筋規(guī)格與強度符號熱軋鋼筋符號種類熱處理鋼筋鋼絞線普通鋼筋。強度標準值，抗拉強度設計值，抗壓強度設計值種類預應力鋼筋錨桿的設計——錨固體設計1.拉力型錨桿的圓柱狀錨固體

錨桿極限抗拔力錨固段長度——安全系數(shù)——錨固段長度——錨固體直徑——單根鋼筋或鋼絞線直徑——鋼筋或鋼絞線根數(shù)——錨桿軸向拉力設計值——錨固體與地層間的粘結強度——灌漿體與桿體間的粘結強度——灌漿體與桿體間的粘結強度降低系數(shù)錨桿的設計——錨固體設計2.

拉力型錨桿的擴體型錨固體砂土中擴體型錨桿極限抗拔力——安全系數(shù)——錨固段長度——巖土的重力密度——擴體上覆的地層厚度——錨桿軸向拉力設計值——錨固體與地層間的粘結強度錨桿的設計——錨固體設計2.

拉力型錨桿的擴體型錨固體粘土中擴體型錨桿極限抗拔力——安全系數(shù)——錨固段長度——地層不排水抗剪強度——錨固力因子，取9.0——錨桿軸向拉力設計值——錨固體與地層間的粘結強度錨桿的設計——錨固體設計3.壓力型錨桿的擴體型錨固體

錨固體承壓面積錨固體長度錨固體直徑——單元錨桿數(shù)——錨固段尺寸——單元錨桿承載體與灌漿體接觸面積——錨桿的總承載力——錨固段灌漿體局部受壓時強度提高系數(shù)，——錨固段灌漿體受壓時側向地層約束力作用的抗壓強度提高系數(shù)，試驗確定——灌漿體軸心抗壓強度標準值——各單元灌漿體與地層的粘結強度錨桿的設計——錨頭設計錨頭是均衡地向錨桿體傳遞外力的主要部件。錨頭通常由錨具、承壓板和臺座組成。錨頭一般形式有：錨桿的設計——錨桿的防腐設計1.一般要求：應按錨桿的使用年限、錨桿所處環(huán)境的腐蝕程度及錨桿破壞后果等因素確定防腐類型與標準。錨桿防腐的有效期應當?shù)扔阱^桿的有效期。錨桿在其全部自由長度上必須能夠自由移動，錨桿試驗與加荷時所有荷載都能由自由段傳到錨固段。錨桿的防護設施必須具有足夠的強度和韌性，在錨桿加荷時不致破壞。錨桿及其防護系統(tǒng)在制作、運輸和安裝過程中不應受到破壞。防護系統(tǒng)的材料在預料的工作環(huán)境內保持不開裂、不變脆或成為流體；具有化學穩(wěn)定性，不與相鄰材料發(fā)生反應，并保持其抗?jié)B性。錨桿的設計——錨桿的防腐設計2.環(huán)境侵蝕性：PH<4.5電阻率<2000Ω.cm出現(xiàn)硫化物出現(xiàn)復雜電流或造成對其他地下混凝土結構的化學侵蝕3.錨桿的防護類型與等級一級防護：雙層防腐保護，預應力筋全長均有套管二級防護：單層防腐保護，錨固段預應力筋僅用灌漿防腐錨桿的防腐保護決策圖錨桿使用壽命臨時（<24月）永久（>24月）地層侵蝕性有侵蝕無侵蝕二級防護無防護地層侵蝕性未知或有侵蝕無侵蝕一級防護嚴重破壞后果一級防護不嚴重地方價格增量便宜

昂貴一級防護二級防護錨桿的防腐保護要求防護等級錨桿類型錨頭自由段錨固段拉力型壓力型拉力型一級二級

過度管若暴露在空氣中需加錨具罩

注入油脂的護套

外套注入水泥漿的光滑塑料管注入水泥漿的波紋管無粘結鋼絞線與灌漿灌漿

無粘結鋼絞線或外套注入水泥漿的光滑塑料管注入油脂的護套

過度管若暴露在空氣中需加錨具罩

過度管若暴露在空氣中需加錨具罩拉力型錨桿一級防護構造拉力型錨桿二級防護構造可重復張拉錨桿的錨頭防護構造錨桿的設計——錨桿的張拉鎖定影響錨桿初始張拉力的因素地層徐變鋼質桿體的松弛套管與桿體鋼材的摩擦地層內部粘性土層的壓密預應力筋材錨固時的定位錨桿的變形錨桿變形組成：桿體自由段的彈性伸長、錨固體與地層間的剪切變形錨桿變形一般由試驗確定，摩擦型可按下式估算：摩擦型錨桿的變形量估算——施加于錨桿上的拉力——錨固體直徑——變形量——地層抗剪切系數(shù)——錨固自由段長度——錨固段長度——錨固體橫截面積——錨桿桿體橫截面積——錨固體彈性模量——錨桿桿體彈性模量——錨桿灌漿體彈性模量——錨桿灌漿體橫截面積錨桿的設計——錨桿的張拉鎖定錨桿初始張拉力（鎖定荷載）值：巖體加固與邊坡抗滑錨固，因巖體松散而施加的預應力或加固地基和抵抗下滑力而設置的錨桿，以拉力設計值（工作荷載）作為鎖定荷載。結構物背面地層為松散土層，一般情況鎖定荷載為設計拉力設計值的0